朝着商业化道路前进，美两所大学三星联合制造了低成本太赫兹相机
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太赫兹辐射的波长介于微波和可见光之间 ， 可以穿透许多非金属材料并探测某些分子的特征 。 这些便捷的特性可以应用于很多领域 ， 包括机场安全扫描、工业质量控制、天体物理观测、材料的无损表征以及比当前手机频带带宽更高的无线通信等等 。 然而 ， 设计从太赫兹波中检测和制作图像的设备一直是一项挑战 ， 而且大多数现有的太赫兹设备价格昂贵、速度慢、体积大 ， 需要真空系统和极低的温度 。
现在 ， 美国两所大学和三星公司的科学家们开发了一种新型相机 ， 可以在室温和压力下快速、高灵敏度地检测太赫兹脉冲 。 更重要的是 ， 它可以同时实时捕捉有关波的方向或极化的信息 ， 而现有设备都无法做到这一点 。 该信息可用于表征具有不对称分子的材料或确定材料的表面形貌 。
新系统使用了被称为量子点的粒子 ， 科学家们最近发现 ， 当受到太赫兹波的刺激时 ， 量子点可以发出可见光 。 可见光可以被一个类似于标准电子相机探测器的设备记录下来 ， 甚至可以用肉眼看到 。 具体来说 ， 科学家们生产了两种可以在室温下工作的不同设备：一种是利用量子点将太赫兹脉冲转换为可见光的能力 ， 使设备能够产生材料的图像 ， 另一个产生显示太赫兹波偏振状态的设备 。
新的相机由几层组成 ， 采用标准制造技术 ， 如用于微芯片的技术 。 衬底上有一排纳米级的平行金线 ， 由窄缝隔开 ， 其上方是发光量子点材料层 ， 这是用于形成图像的CMOS芯片 。 偏振探测器被称为偏振计 ， 它使用类似的结构 ， 但有纳米级环形狭缝 ， 可以检测入射光束的偏振 。
来自三星公司的科学家解释说 ， 太赫兹辐射的光子能量极低 ， 这使得它们很难被探测到 。 他说：“所以 ， 这个设备正在做的是将微小的光子能量转换成普通相机很容易检测到的可见光 。 在我们实验中 ， 该设备能够检测到低强度的太赫兹脉冲 ， 超过了当今大型昂贵系统的能力 。 ”
科学家们通过拍摄他们设备中使用的一些结构的太赫兹照明照片来证明探测器的能力 ， 例如纳米间隔的金线和用于偏振探测器的环形狭缝 ， 证明了系统的灵敏度和分辨率 。 开发一个实用的太赫兹相机需要一个能产生太赫兹波来照亮物体的组件 ， 另一个能探测到它们 。 在后一点上 ， 当前的太赫兹探测器要么非常慢 ， 因为它们依赖于探测由波撞击材料产生的热量 ， 并且热量传播缓慢 ， 要么使用速度相对较快但灵敏度非常低的光电探测器 。 此外 ， 到目前为止 ， 大多数方法都需要整个太赫兹探测器阵列中每个探测器产生图像的一个像素 。
来自美国某大学的科学家解释说 ， 尽管目前版本的太赫兹相机价格高达数万美元 ， 但用于该系统的CMOS相机价格低廉 ， 使其朝着制造实用太赫兹相机迈进了一大步 ， 商业化的潜力促使制造CMOS相机芯片和量子点器件的三星在这项研究上展开合作 。 ”
科学家们表示 ， 有许多途径可以进一步提高新相机的灵敏度 ， 包括进一步使组件小型化和保护量子点的方法 。 他们表示 ， 即使在目前的检测水平 ， 该设备也可能有一些潜在的应用 。 就新设备的商业化潜力而言 ， 科学家们表示 ， 量子点现在价格低廉且易于获得 ， 目前用于电视屏幕等消费品 。 他说 ， 相机设备的实际制造更加复杂 ， 但也基于现有的微电子技术 。 事实上 ， 与现有的太赫兹探测器不同 ， 整个太赫兹相机芯片可以使用当今的标准微芯片生产系统来制造 ， 这意味着最终大规模生产这些设备应该是可能的 ， 而且相对便宜 。
【朝着商业化道路前进，美两所大学三星联合制造了低成本太赫兹相机】
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